鳞片石墨对中间相炭微球织构的影响(英文)

以煤焦油沥青为原料 ,鳞片石墨为添加剂 ,在 4 10℃温度下反应 7h制得了中间相炭微球 (MCMBs)。在扫描电子显微镜下对它们的表面和断面进行了分析 ,并用X射线衍射对其结构进行了研究。结果表明 :MCMBs的表面被接近球形的小颗粒所覆盖而呈现出粗糙不平。MCB1(未加石墨 )的织构主要是平行层型 ,而MCB2 (加石墨 )的织构却是复杂的。加入煤焦油沥青中的大片石墨存在于MCMBs的中心而被认为是它们的核 ,而小片石墨却不能象大片石墨那样在反应体系内充当核的作用。认为在成核过程中 ,大片石墨聚集到一起而形成晶种 ,同时一些低分子量的沥青组分被包裹在这些晶种的内部 ,石墨片以及它们的积聚体的形状、大小决定了MCMBs的织构。然而 ,小石墨片只能使MCMBs的织构变得杂乱。MCMBs的XRD谱图表明石墨的添加改变了其结构 ,并降低了它的石墨化能力和晶体大小。

非均相成核中间相炭微球的形成过程及其结构演变

以含有喹啉不溶物的煤焦油沥青为原料,在410℃、不同反应时间下获得一系列中间相炭微球(MCMB)和小于0.5μm的碳质颗粒(SCP)。通过对中间相沥青的软化点、族组成和MCMB、SCP的形貌及MCMB断面结构的分析,认为非均相成核MCMB的形成和生长过程不同于均相成核的融并生长过程,而是SCP碳质颗粒的构筑过程,我们称之为"球形基本单元构筑"过程。在MCMB生长过程中,体系的黏度对SCP的形成和MCMB的生长起着重要的作用。非均相成核MCMB的内部结构不是三种模型结构("地球仪"型、"洋葱"型和"同心圆"型)中的任一种,而是炭层具有收缩点的复杂结构,并且球体的结构不具有"继承性",即随着反应时间的延长而不断发生变化和调整。MCMB内部分子在球体生长过程中的主要变化趋势是分子的不断缩合长大,而不是分子片层的平行趋向。

影响芳纶纤维及其复合材料性能的因素和改善方法

介绍了芳纶纤维的发展历程和各种性能,对影响芳纶纤维及其复合材料性能的因素,如纤维结构、成纤条件、工作环境、后处理等进行了论述,并详细阐述了加填充剂、表面改性、低分子聚合改性等改善它们性能的方法。

样品位置对碳材料XRD测试结果的影响

为研究样品测试表面位置对碳材料XRD衍射峰特征和微结构的影响,采用θ-θ模式运行的X射线衍射仪对块状中间相沥青基碳材料进行了表征,并分析了测试样品表面高低对XRD衍射峰峰形和碳材料微结构参数的影响。结果表明:测试样品表面位置对碳材料的衍射峰峰形和碳材料微结构参数产生很大影响,主要表现为衍射峰强度显著降低、峰位置有较大偏移、峰半高宽有较大变化,造成了根据这些参数计算的碳材料微结构参数有较大变化。这些影响与X射线衍射仪的工作原理有关,因此在利用XRD测试样品时需要严格控制样品表面在标准测试位置上。

碳质中间相形成机理研究

碳质中间相是制备高性能炭材料制品的优质前驱体,其产品已在高性能复合材料、超高功率石墨电极和二次锂离子电池用负极材料等方面得到了成功应用。碳质中间相产品的结构复杂、形态各异,造成了生产这些产品涉及的原料和处理过程的多样化。为了分析和预测一定条件下获得的碳质中间相产品的性能,进而确定其具体的用途,需要弄清碳质中间相的形成机理。通过系统地探讨碳质中间相的形成过程,对以往文献中的解释给予了归纳和分析。分析认为传统解释中存在许多不合理的地方,不能对一些现象给予合理的解释;“微域构筑”理论在传统解释的基础上有了很大进步,但由于该理论中引入了实际上并不存在的片层微晶单元而使其存在缺陷;“颗粒基本单元构筑”理论摒弃了以上两种理论中的不合理成分,能够对碳质中间相的形成过程进行很好的解释。此外,对“颗粒基本单元构筑”理论的一些应用也进行了讨论。

中间相沥青基泡沫炭的制备与结构表征

将石油系中间相沥青利用限定尺寸法发泡后获得了泡沫炭,泡沫炭再经氧化、炭化和石墨化处理获得了具有良好孔结构的泡沫炭.利用SEM和XRD分析了泡沫炭的形态和结构.发现调整发泡模具中的自由空间可以控制泡沫炭的孔径;炭化和石墨化后泡沫炭的孔径减小,孔壁片层取向接近石墨;泡沫炭的孔壁由平直孔壁和“Y”形孔壁结构成,前者内部片层取向优于后者.大孔径泡沫炭的孔壁具有更紧密的内部分子排列,但其微晶尺寸较小.

中间相炭微球研究进展

中间相炭微球是一种新型炭材料 ,它是在研究中间相的过程中发展起来的 ,其理论基础是中间相理论。系统地介绍了中间相炭微球的发展过程、制备原料和制备方法 ,此外 ,还对中间相炭微球的分析方法、应用领域进行了介绍 ,并对其发展前景作了预测 。

当今炭素材料的研究热点和发展趋势

在系统地分析了当今炭素材料研究的基础上,结合科学技术发展的方向提出了炭素科学的研究热点,认为多孔碳材料、纳米碳材料和碳基复合材料是当今炭素材料的研究热点,而由能源的开发与利用、环境的保护与治理和生命科学的发展所引出的新型应用领域则代表了未来几年乃至几十年的研究热点和发展趋势,这些炭素材料的应用则构成了当今炭素材料应用科学的主要研究内容。炭素材料的基础研究主要围绕着炭素材料的性能和应用展开。

单向C/C复合材料中碳纤维和热解碳微结构的XRD法分析

文摘为了研究单向C/C复合材料中碳纤维和热解碳的微结构特征,采用X射线衍射仪对T300碳纤维/热解碳单向复合材料进行了表征,并通过XRD谱峰的分峰处理和复合材料衍射峰与碳纤维衍射峰的峰减处理分析了碳纤维和热解碳的微结构特征。研究发现,分峰处理可以有效地将复合材料衍射峰中反映碳纤维和热解碳结构的衍射信号分离,结合对它们衍射峰的特征参数分别进行分析,可以得到碳纤维和热解碳的微晶参数。通过对比复合材料中碳纤维与自由态碳纤维的微晶参数可以发现,由于复合材料中碳纤维经受应力石墨化作用,复合态碳纤维的结构比自由态碳纤维更易于向类石墨结构发育;峰减处理法对于分析002衍射峰比较有效,获得的热解碳的d002和Lc与分峰处理获得的数据相当,但由于10峰受背景峰信号的影响较大,峰减处理法对10峰的分析存在较大误差,获得的La与分峰处理获得的数据偏差较大。

定向高导热碳材料及其热管理结构设计

针对高超声速飞行器的特点,分析了热防护系统中应用高导热材料实现热管理的必要性。通过对碳材料石墨片层结构的热传导机理及其各向异性特征进行分析和讨论,提出了利用高导热碳材料进行疏导式热管理的思路,并根据碳材料的结构特点设计了几种可能的热管理结构模型。

均相成核和非均相成核碳质中间相的异同

为系统研究均相成核和非均相成核碳质中间相的异同,以一种几乎不含喹啉不溶物和一种含有较多喹啉不溶物的煤焦油沥青为原料分别制备了两种成核体系的碳质中间相。通过研究它们的形成发展过程和内部结构特征,发现两种不同体系的碳质中间相具有不同的成核方式和生长过程,且它们的内部结构差异很大,可以用于不同炭材料生产的前驱体。虽然它们的具体生长过程不同,但这两种不同成核体系生成的碳质中间相遵循相同的形成机理,即"颗粒基本单元构筑"机理。

芳纶的制备 微观结构与测试方法

介绍芳纶的制备工艺 (包括一步法和两步法工艺及芳纶浆粕型纤维的制备 ) ,并对聚对苯二甲酰对苯二胺 (PPTA )纤维的几种主要微观结构形态 ,包括皮芯层有序微区结构模型、轴向排列褶裥层模型和片晶柱状原纤结构模型 ,进行了较详尽的论述。应用碳纤维的结构形成原因推测了芳纶结构也应存在多样性 ,讨论可能影响其结构的因素。对用于芳纶微观结构分析的表面力显微镜和介电学谱技术进行了简介。

影响炭质中间相形成和发展的因素——Ⅰ.原料和热缩聚条件

炭质中间相是制备炭材料,尤其是高附加值炭材料的优质前驱体。它在高性能炭纤维、超高功率电极用针状焦、锂离子二次电池负极、超高比表面积活性炭及催化剂载体、泡沫炭等领域得到了较好的应用。综述了原料和热缩聚条件对炭质中间相形成和发展的影响,这些影响因素包括原料的种类、热缩聚温度、反应压力和保温时间等。通过讨论指出,由于炭质中间相涉及的原料种类多样,热缩聚制备过程中涉及的反应、物相复杂,因此,在制备特定性能的产品时,应针对产品的特定性能要求来选择原料、设定热缩聚条件,以制得具有最佳结构和性能的产品。

制样压应力对显微拉曼光谱法获取碳材料结构参数的影响

为了研究金相制样过程中压应力对获取碳材料拉曼特征参数R的影响,对不同温度处理的碳纤维和树脂碳进行了研究。结果表明,制样过程中的压应力对准确获取碳材料的拉曼特征参数具有一定的影响,尤其是对经过高温处理硬度较小的碳材料的影响更大,造成了碳材料R的增大。建议在制备碳材料的显微拉曼光谱测试试样时采用较小的压应力。

影响炭质中间相形成和发展的因素——Ⅱ.添加剂和外加场

在制备炭质中间相的过程中,为了调整中间相形成的速度、获得特种中间相产品或研究中间相的形成机理,研究者们往往向制备中间相的原料中添加某些添加剂,这些添加剂的存在对中间相的形成过程和生成方式产生了影响。另外,在外加场(如力场、磁场、电场)的作用下,中间相分子的取向发展也会受到一定的影响。本文主要讨论添加剂(包括物理添加剂和化学添加剂)存在下中间相形成的特征以及外加场(力场、磁场和电场)对中间相形成和发展的影响,并利用“粒状基本单元构筑”中间相形成理论对这些影响因素的作用机理给予了合理的解释。

KOH活化法制备双电层电容器用高性能活性炭（英文）

以一种各向同性沥青为原料,通过不同恒温时间制备了具有不同软化点的两种中间相沥青,而后直接用KOH活化获得活性炭。考察了中间相沥青软化点对所得活性炭结构的影响,研究了以所制活性炭为电极材料的双电层电容器的性能。结果表明:两种中间相沥青的软化点分别为280℃和330℃,所得活性炭的比表面积分别为1337m2·g-1和1300m2·g-1。以两种活性炭为电极材料的双电层电容器在放电电流密度为50mA/g时的比容量分别为190.8F·g-1和255.6F·g-1。循环伏安测试表明:较低软化点中间相沥青制备的活性炭电极材料具有较好的矩形形状。

苯酚-间甲酚-糠醛基炭气凝胶的制备及微结构控制(英文)

以苯酚、间甲酚和糠醛为原料,在正丙醇溶剂中以盐酸为催化剂经溶胶-凝胶过程合成了醇凝胶,直接超临界正丙醇干燥得到有机气凝胶,在氮气保护下裂解制备出富含中孔的炭气凝胶。用IR、N2吸附、SEM、TEM等表征气凝胶的结构特征,考察了间甲酚苯酚摩尔比对凝胶结构的影响。结果发现:提高间甲酚的含量能够增强聚合物的交联密度,减小聚合物与溶剂的相溶性,缩短相分离时间,有利于得到较小的纳米颗粒和孔径的炭气凝胶。所制得的炭气凝胶平均中孔孔径随间甲酚含量的增加从47nm逐渐减小至13nm,BET比表面积和中孔孔容在m-C/P=0.33时达到最大值。

碳纤维在高温下的结构、性能演变研究

针对碳纤维在碳/碳烧蚀防热复合材料中应用的基础问题,论述了不同碳纤维结构、成分、表面特征,及其力学性能和热物理性能的高温演变规律,揭示了碳纤维灰分含量对碳纤维力学性能和热氧化性能的影响。确定了在碳/碳复合材料复合成型过程中,碳纤维结构受基体碳影响的变化规律和碳纤维表面特征对碳/碳材料宏观力学性能的影响。阐明了碳/碳复合材料中碳纤维的力学性能对纤维发生折断烧蚀的阻碍作用和通过控制碳/碳成型最高温度实现提高性能的途径。

中间相沥青基泡沫炭的气泡生长过程(英文)

以AR合成中间相沥青为原料,在不同的温度下发泡制得了泡沫炭。采用扫描电镜和光学显微镜等分析手段对中间相沥青基泡沫炭的气泡生长机理进行了初步研究,讨论了温度对泡孔结构的影响。结果表明,当温度从480℃升至540℃时,平均泡孔直径从500μm升到800μm。最初形成的泡沫在熔融沥青中分布不均匀,汇集在沥青的上表面;气泡在Z轴方向的形状是椭球形,在Z轴垂直方向为球形。中间相沥青基泡沫炭气孔的形状和泡沫的体积密度密切相关。形成的泡沫体在Z轴方向存在明显的体积密度梯度。

硫存在下的中间相炭微球制备及形貌

在煤焦油沥青中添加硫,420℃下反应7h得到了不同形貌的中间相炭微球.通过对沥青中间相族组成、软化点和甲苯可溶物(TS)相对分子质量的测定,发现硫在热缩聚反应中交联作用明显.扫描电子显微镜(SEM)对中间相炭微球形貌的表征结果显示,随着硫在原料中加量的增加,生成中间相构筑单元的时间推迟,中间相炭微球的尺寸变大;另一方面,体系中的硫使先前生成的中间相炭微球表面活性点增多,中间相炭微球在碰撞时会发生粘连,后续的中间相构筑单元的堆积将产生各种异形,如哑铃形和蛹状等.另外,在开放体系中,使用氮气鼓泡,过快地形成了中间相炭微球,这种炭微球存在大量的裂缝.